초록 ▼

Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
수분부족 스트레스 하의 고추 유묘에서 추출한 mRNA로부터 제조된 cDNA library를 differential screening하거나, 또는 differential display/subtractive hybridization 기법을 사용함으로써 수분부족 스트레스가 가해진 고추의 유묘에서 발현이 시작되거나 발현양이 증가하는 cDNA 클론을 40종 이상 확보하였고,이 들 중 20종의 cDNA 클론은 염기서열 결정과 상동성 분석 그리고 발현양상 분석을 완료하였다. 이들 중, 5종의 유전자

Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
수분부족 스트레스 하의 고추 유묘에서 추출한 mRNA로부터 제조된 cDNA library를 differential screening하거나, 또는 differential display/subtractive hybridization 기법을 사용함으로써 수분부족 스트레스가 가해진 고추의 유묘에서 발현이 시작되거나 발현양이 증가하는 cDNA 클론을 40종 이상 확보하였고,이 들 중 20종의 cDNA 클론은 염기서열 결정과 상동성 분석 그리고 발현양상 분석을 완료하였다. 이들 중, 5종의 유전자를 선별하여 CaMV35S 프로모터를 가지고 있는 식물형질전환용 유전자벡터에 삽입하고 모델식물인 상추에 도입하였다. 현재 발현양상과 내건성을 분석 중이다.
또한, 수분부족 스트레스에 따라 특이적으로 외래 유전자의 발현을 이끌 수 있는 식물형질전환용 유전자벡터의 개발을 위해 상기의 cDNA 클론 중, 건조스트레스에 가장 특징적이고 강하게 발현하는 cDNA 1종을 선별하였다. 이 cDNA 클론에 대한 genomic 클론 3종을 확보하였고, 염기서열을 결정하고 프로모터 부위라고 판단되는 5' 부위를 CaMV35S 프로모터와 치환하여 새로운 식물형질전환용 발현벡터 3종을 조립하였다. 현재 GUS 유전자를 이용하여 새로 조립된 이들 발현벡터의 수분부족 스트레스 하에서의 기능을 확인하고 있다.
본 과제의 궁극적인 목표는 고추와 참외의 유묘에 내건성을 증진시키는 것인바, 고추와 참외에 조립된 발현벡터의 형질전환을 위한 기법의 개발을 아울러 추진하였다. Agrobacterium tumefaciens를 이용한 형질전환 결과로 고추와 참외의 형질전환 가능성은 확인하였으나, 기존에 보편적으로 사용되는 기법으로는 본 과제의 성공 여부를 확인할 정도의 높은 형질전환율을 얻을 수 없었다. 이후 본 연구팀은 형질전환과정을 일부 변경하였고, 적어도 참외의 경우에는 상당히 높은 형질전환율을 확보할 수 있었다. 현재 변경된 형질전환과정으로 형질전환이 수행된 고추를 대상으로 형질전환율을 확인하고 있다.
고추와 참외의 형질전환이 지연됨에 따라 모델식물로 상추를 선택하여 조립된 수분부족내성 부여용 유전자벡터를 도입하여 발현시켰다. 형질전환체를 자가 수분시켜 제2세대의 종자를 확보하였으며 내건성 증가 여부를 확인하였다. 시험된 여러 조건 중, 일부의 조건에서 비교적 뚜렷한 내건성 증가를 확인할 수 있었다.
형질전환식물체의 개발은 다년간의 연구 수행을 요하며, 본 과제도 예외는 아니라고 여겨진다. 본 과제의 수행으로 확보된 재료와 기술은 괄목할 만한 수준이라고 판단된다. 고추의 유묘에서 수분부족 스트레스에 의해 특이적으로 발현되거나 발현이 증가하는 20종 이상의 cDNA 클론은 내건성 부여에 중요한 재료임에 틀림없다. 조립된 수분부족 스트레스 하에 고추 유묘에서 기능할 것으로 판단되는 발현벡터는 기능의 검정 후에 고추를 포함한 다수의 작물의 유묘에 수분부족 스트레스 하에서 외래유전자를 특징적으로 발현을 이끌 수 있는 벡터로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 과제의 수행에 의해 성취된 참외의 형질전환율 제고는 역시 중요한 업적이라고 판단된다. 고추의 경우도 형질전환율의 향상이 이루어졌을 것으로 판단하고 있고, 이들 기법은 앞으로의 연구 수행에 많은 도움이될 것이다.
비록 모델식물인 상추를 대상으로 수행하기는 하였으나, 도입된 수분부족 스트레스 관련 유전자에 의한 내건성 증가는 본 과제가 개발한 기술의 활용 가능성을 확인시켜주는 결과이다.
이상의 결과를 일부 개선하고 복합적으로 사용할 시, 작물의 유묘에 내건성을 부여할 수 있는 경제적인 기술의 완성이 가능할 것으로 판단한다.

Abstract ▼

This project was designed to clone genes and assemble expression vectors essential for the development of dehydration stress resistance in crops, especially red pepper and melon in their seedling stage. Using two different approaches, we were able to isolate more than 40 cDNA clones showing dehydrat

This project was designed to clone genes and assemble expression vectors essential for the development of dehydration stress resistance in crops, especially red pepper and melon in their seedling stage. Using two different approaches, we were able to isolate more than 40 cDNA clones showing dehydration stress-responsive expression from a cDNA library of dehydration-stressed red pepper seedlings. Twenty cDNA clones were further analyzed for their expression patterns upon dehydration stress, and nucleotide sequences of the clones were fully determined.Five cDNA clones showing strong dehydration-inducible gene expression were chosen and their open reading frames were subcloned into a plant binary expression vector under the control of CaMV35S promoter. These expression constructs were introduced into lettuce, a model plant, by Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation.To build an expression vector that can lead to dehydration-specific gene expression in seedlings, three genomic clones for a dehydration-responsive cDNA clone were isolated and their promoters were subcloned into a plant binary expression vector in place of the CaMV35S promoter.An expression vector carrying tobacco LEA gene was transformed into red pepper and melon to optimize the transformation process for these plants. After adjusting transformation condition, significant improvement in transformation efficiency could be achieved for melon and probably for red pepper as well.Transgenic lettuce plant constitutively expressing tobacco LEA gene was analyzed for dehydration tolerance. From several bioassay attempts in different stress conditions, significant improvement in dehydration tolerance was apparent in one condition.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 10
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 12
• 1) 기술적 측면 ... 13
• 2) 경제․산업적 측면 ... 13
• 3) 사회․문화적 측면 ... 14
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 15
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 17
• 1. 유묘가 수분부족 스트레스에 처했을 때 집중적으로 발현되는 유전자의 클로닝 및 수분부족내성 부여용 유전자벡터 조립 ... 17
• 2. 유묘가 수분부족 스트레스에 처했을 때 집중적으로 외래 유전자의 발현을 이끌수 있는 발현벡터 ... 21
• 3. 고추와 참외에 수분부족내성 부여용 유전자벡터의 도입 및 발현 ... 22
• 4. 상추에 수분부족내성 부여용 유전자벡터의 도입 및 발현 ... 22
• 5. 형질전환체 상추 유묘의 수분부족 내성 분석 ... 22
• 6. 주요 연구 결과 ... 22
• 가. Differential screening에 의한 수분부족 스트레스 하 고추 유묘에서 발현 증가를 보이는 cDNA 클로닝 ... 22
• 나. Differential display와 subtractive hybridization에 의한 수분부족 스트레스하 고추 유묘에서 발현 증가를 보이는 cDNA 클로닝 ... 44
• 다. 유묘 특이적 발현벡터 제조용 promoter 분리 ... 63
• 라. 참외에 수분부족내성 부여용 유전자벡터의 도입 및 발현 ... 69
• 마. 고추에 수분부족내성 부여용 유전자벡터의 도입 및 발현 ... 74
• 바. 상추에 수분부족내성 부여용 유전자벡터의 도입 및 발현 ... 78
• 사. 형질전환체 상추 유묘의 수분부족 내성 분석 ... 80
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 81
• 제 1 절 목표 달성도 ... 81
• 제 2 절 관련분야 기여도 ... 82
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 84
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 85
• 제 7 장 참고 문헌 ... 87
• 끝페이지 ... 92